所属栏目：推荐论文发布时间：2011-05-27浏览量:198
探析冰蓄冷技术的特点——以某高层办公楼为例
未连英
摘要：本文在某高层办公楼的空调系统为例，文章主要针对该工程的具体情况对冰蓄冷系统与常规空调系统作了全面客观的分析，同时对一些常用的技术以及常见的问题进行了探讨，以供同行交流学习。
关键词：冰蓄冷 技术 特点
一、前言
空调冰蓄冷技术是20世纪90年代以来在国内外兴起的一门实用综合技术，它能较好地平衡电网峰谷差。冰蓄冷空调系统同时具有良好的经济效益，采用冰蓄冷空调系统虽会增加建筑物的初始投资成本，但会大大节约长期运行费，进而使全寿命周期总成本下降，并取得明显的环境效益。
二、案例概况
该工程建筑高度53.3m，属一类高层建筑。地下一层为生活消防合用水池、泵房、制冷换热机房、变配电室。地上十六层，建筑面积17900m2
三、冰蓄冷设计
3.1 技术原理
冰蓄冷系统就是在不需冷量或需冷量少的时间(如夜间)，利用制冷设备将蓄冷介质中的热量移出，以冰的形式进行蓄冷，然后将此冷量用在空调用冷或工业用冷高峰期。因此冰蓄冷系统的特点是转移制冷设备的运行时间，一方面可以利用夜间的廉价电，另一方面减少了白天的峰值电负荷，达到电力移峰填谷的目的。从结构上讲，冰蓄冷系统的主要特点是比常规制冷系统多了一套蓄冷设备，而制冷系统及空调箱循环风系统基本上与常规制冷系统一样。
3.2 冰蓄冷方案论证
本工程为现代化的高层办公楼，内部设备、灯光、人体发热量大，且建筑造型窗墙比大，空调峰值负荷高。另外，本工程为纯办公建筑，夜间无负荷。空调负荷峰谷差异与电力供应峰谷差异一致，因此，非常适于采用蓄冷空调系统。
3.3 蓄冷系统设备介绍
本项目采用完全冻结式冰蓄冷设备，蓄冰设备为冰球，该设备具有如下特点：
（1）采用钢制方形槽体，可充分利用机房有效空间，减少占地面积。
（2）静态制冰，故障率低，使用寿命长。
（3）初投资较低。
（4）国内同类工程较多，施工安装经验丰富。
（5）对制冷设备无特殊要求，设计简单，与空调系统容易结合。
制冰设备采用环保冷媒R134a双工况双螺杆制冷机组，冷媒采用25%乙烯乙二醇溶液，空调工况冷媒温度5/10℃，制冰工况冷媒温度-1.5℃。冷却水温度30/35℃，以充分利用夜间室外空气较低的湿球温度。
3.4 蓄冷系统工作特点
蓄冰空调方案采用蓄冰槽和双工况制冷机组并联系统，相对于串联系统，并联系统应用于本工程具有如下特点：
（1）并联系统及蓄冰设备与双工况制冷机组在供冷时分成两个独立的系统，白天供冷模式时，双工况制冷机组与融冰输出在各自环路内进行，共同负担空调负荷。
（2）本工程中，负荷侧冷冻水温度为7/12℃，一次侧设定温度为5/10℃，双工况制冷机组效率基本不受影响。
（3）蓄冰设备融冰温度为5/10℃，温度高，融冰输出量大，融冰效率高
（4）本工程正常运行时夜间无空调负荷，制冰时仅开乙二醇一次泵，二次泵、循环泵均停开；当过渡季节空调系统为部分负荷时，可采用制冷机单独供冷或融冰单独供冷，此时，仅开一次泵或二次泵即可。因此，水泵年耗电量低。
（5）当双工况制冷主机轮流维修保养时，融冰供冷及另一台制冷机供冷均不受影响，提高了系统的可靠性。
3.5 动力系统工作特点
（1）制冷：由蓄冰设备及双工况制冷机组供应5/10℃乙烯乙二醇溶液，经板式换热器转换为7/12℃空调冷媒水。
（2）空调循环水系统：采用定流量系统，冬、夏季共用一套循环水泵，夏季二用一备，冬季一用二备。
（3）冷却水系统：冷却塔两台设于主楼屋面，冷却塔进水管上分别设电动蝶阀，冷却塔电机、电动蝶阀与主机一一对应。
（4）补水（液）定压：采用密闭式膨胀水箱补水定压，乙二醇系统采用开式补液系统，蓄冰槽液位控制。
（5）水质处理：空调循环水补水采用软化水，冷却水采用电子水处理。
四、冰蓄冷技术的优势
对于常规制冷系统，制冷机组是按系统的峰值负荷选定的，这些设备只有在短时间的峰值负荷时，才能充分发挥其效益，而在大部分情况下，均在部分负荷下运行。而冰蓄冷系统可缩小机组装机容量达30%～70%，制冷机组在满负荷高效率运行，并可均衡电网负荷，达到移峰填谷的目的。与常规制冷系统相比，冰蓄冷系统具有许多优点，具体表现在如下诸方面:
4.1节省电费
蓄冷系统充分利用夜间的廉价电力，可节省运行费用;契约用电减少或完成免可使基本费用降低。
4.2节省电力设备费用与用电困扰
冰蓄冷系统的制冷机容量通常可减小，风机和水泵等容量也减小，用电量减小，这样可减少契约容量及电力申请费用，节省设备投资费。
4.3冰蓄冷系统效率高，具有节能效果
冰蓄冷系统的制冷机组通常处在满负荷运行状态，有利于提高主机运行效率;冰蓄冷系统通常在夜间开机蓄冷，可充分利用夜间环境温度的降低，使其冷凝温度下降，从而提高了制冷主机的冷量和性能系数(COP)。另外，冰蓄冷系统是连续运行，可避免间歇开机、停机造成不必要的能量浪费。
4.4节省冷水设备费用
供应低温水可使冷水温差加大，减少冷水循环量，可减小冷水管径及水泵马力。
4.5除湿效果良好
进出风温差大，潜热比提高，故除湿量增加。
4.6 断电时利用一般功率发电机仍可保持制冷系统运行
一般断电情况下，若备有一般功率发电机，就可驱动水泵及风机，使冰蓄冷系统放冷运行，继续供给室内空调或工艺用冷。
五、结论
冰蓄冷系统虽具有移峰填谷、均衡用电负荷、提高电力建设投资效益等优点，但这种宏观经济效益是就国家的全局利益而言的，若要建蓄冷工程，还必须让建筑业主或企业得到好处，应该让业主及企业在经济上合算。如果，由于当地的峰谷时间电价仍未拉大，或者其它优惠政策的力度不够，或者由于蓄冷设备与主机的价格太高，使蓄冷工作的造价居高不下，靠时间电价差来补偿所增加的初投资，无法在5年内回收(企业的回收期可以加长至10年)，那么就应该考虑蓄冷工程方案可行性。
参考文献：
[1]孙利敏.我国蓄冷空调的应用及前景展望.湖北黄冈职业技术学院，2006
[2]黄元华.冰蓄冷系统特点与应用.附件轻纺，2007
[3]严德隆,张维君.空调蓄冷应用技术.中国建筑工业出版社，1997